[发明专利]钢包顶渣快速还原剂及其制备方法和使用方法

说明书

本发明提供钢包顶渣快速还原剂及其制备方法和使用方法，本发明通过对多晶硅切割粉料脱水制球后，做烘干处理，与石灰石粉、NaCO₃、粘结剂等制造成钢包顶渣快速还原剂，在LF炉精炼过程中经料仓加入至钢包渣面，利用其中含有的单质硅、碳化硅微粉的高表面能，迅速与钢包渣中的氧化铁、氧化锰反应，达到快速还原钢包顶渣。本方法制造钢包顶渣快速还原剂的工艺简单易行，成本很低，过程对环境无污染，且所制成的钢包顶渣快速还原剂使用效果很好，提高LF精炼过程效率，并降低了生产成本。

技术领域

本发明属于冶炼领域，具体涉及钢包顶渣快速还原剂及其制备方法和使用方法。

背景技术

中国大力推动太阳能发电做为清洁能源，光伏产业每年要切割大量多晶硅硅锭来生产太阳能电池板，切割过程产生的切割泥，粒度细小，经过切割液脱除、蒸发脱水等处理后，为几十微米的超微粉，活性远高于毫米尺寸的材料，自然堆放容易引起粉尘污染，集中堆藏又会因微粉颗粒巨大的表面能与空气中的氧气发生氧化反应放热自燃。因此如何绿色、经济地处理多晶硅切割粉料是需要解决的行业重大难题。

目前对多晶硅切割废料浆中的回收利用主要通过浮选、沉降、过滤、合金化、高温熔融等分离技术来回收其中的硅和碳化硅。

如2015年8月5日公开的中国专利CN104817089A公开了一种回收单/多晶硅切割废料浆中金属硅与碳化硅的方法，按以下步骤进行：(1)将单晶硅或多晶硅切割废料浆过滤或离心分离；(2)将固相烘干后降温；(3)用镁箔或镁片包裹，浸没于熔融镁液中，生成镁硅合金熔体；(4)熔融镁液全部成为镁硅合金熔体时，熔体上方为碳化硅和氧化硅，下方为杂质；(5)将镁硅合金熔体抽取到坩埚中，加入精炼剂进行精炼，然后浇铸；(6)降温至50℃以下；切割分离上层部分，研磨、酸浸、过滤、碱浸，获得碳化硅。该方法工艺流程较多，且需要使用到镁，增加了成本，且得到的Si、SiC等产品由于纯度约为98％左右，无法带来高额经济效益。

2011年1月12日公开的中国专利CN101941699A公开了一种由单晶硅和多晶硅切割废料中回收硅和碳化硅的方法，步骤为：将盐酸和烘干后的切割粉料混合、搅拌、水洗抽滤；选择上层溶剂、下层溶剂并装入分离柱中；将预处理后的微粉从分离柱上部加入，静置沉降，放出上层溶剂和硅的混合物，放出下层溶剂和碳化硅的混合物，分别采用水洗抽滤的方法回收硅和碳化硅并回收溶剂；对回收的硅粉和碳化硅粉进行水洗抽滤，分别烘干。该方法需要使用盐酸，使用过程中，环保压力很大，且最终得到的硅纯度达到93％，SiC达到86％，同样无法创造较高的经济效益。

《多晶硅线切割废料中硅粉的回收提纯技术进展》、《太阳能级多晶硅切割废料浆的综合回收》、《锂离子电池硅铜复合负极材料的制备及性能研究》等论文中介绍了现有技术对该切割废料的回收再利用，主要通过硅和SiC物化性能的不同来将二者分离开，同时为了保证硅和SiC的纯度，需对其中的Fe、B、P等杂质进行去除，增加工艺的复杂性和成本，且该过程使用的工艺能耗较高或会造成一定的污染，不利于环保、高效、经济的回收该废料。

随着中国钢产量的持续增加，越来越多的钢铁生产企业致力于生产高附加值钢产品，精炼钢水的比例逐年提高，LF炉精炼是普遍采用的精炼手段，出于埋弧升温、钢水去夹杂等精炼功能的需要，钢包顶渣在LF炉精炼过程中需要在精炼前期快速将渣中所含的氧化铁和氧化锰等组分还原，即所谓“造白渣”。对于采用较低碱度炉渣进行精炼的钢种来说，其通常使用碳化硅粉、硅钙钡粉等材料来进行“造白渣”，由于其粒度很细，无法通过料仓添加，生产过程中需靠操作者手动加入钢包。由于这类材料加入过程中粉尘多，且加入钢包后热空气将部分粉料蒸腾，操作现场粉尘污染严重，恶化操作环境，同时碳化硅粉、硅钙钡粉等材料均为工业制成品，不仅可用于炼钢生产，也可用于其他行业，因此价格都较高，因此不利于钢铁行业推行低成本、绿色制造。

发明内容